Software para análise quantitativa da deglutição

Universidade de São Paulo
Biblioteca Digital da Produção Intelectual - BDPI
Departamento de Engenharia Elétrica - EESC/SEL
Artigos e Materiais de Revistas Científicas - EESC/SEL
2008
Software para análise quantitativa da
deglutição
Radiologia Brasileira, v.41, n.1, p.25-28, 2008
http://producao.usp.br/handle/BDPI/4306
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Software para análise quantitativa da deglutição
Software para análise quantitativa da deglutição*
Swallowing quantitative analysis software
André Augusto Spadotto1, Ana Rita Gatto2, Paula Cristina Cola3, Arlindo Neto Montagnoli4,
Arthur Oscar Schelp5, Roberta Gonçalves da Silva6, Seizo Yamashita7, José Carlos Pereira8,
Maria Aparecida Coelho de Arruda Henry9
Resumo OBJETIVO: Apresentar um software que permita uma análise detalhada da dinâmica da deglutição. MATERIAIS E MÉTODOS: Participaram deste estudo dez indivíduos após acidente vascular encefálico, sendo seis
do gênero masculino, com idade média de 57,6 anos. Foi realizada videofluoroscopia da deglutição e as
imagens foram digitalizadas em microcomputador, com posterior análise do tempo do trânsito faríngeo da
deglutição, por meio de um cronômetro e do software. RESULTADOS: O tempo médio do trânsito faríngeo
da deglutição apresentou-se diferente quando comparados os métodos utilizados (cronômetro e software).
CONCLUSÃO: Este software é um instrumento de análise dos parâmetros tempo e velocidade da deglutição,
propiciando melhor compreensão da dinâmica da deglutição, com reflexos tanto na abordagem clínica dos
pacientes com disfagia como para fins de pesquisa científica.
Unitermos: Videofluoroscopia da deglutição; Software; Análise quantitativa.
Abstract OBJECTIVE: The present paper is aimed at introducing a software to allow a detailed analysis of the swallowing dynamics. MATERIALS AND METHODS: The sample included ten (six male and four female) stroke
patients, with mean age of 57.6 years. Swallowing videofluoroscopy was performed and images were digitized for posterior analysis of the pharyngeal transit time with the aid of a chronometer and the software.
RESULTS: Differences were observed in the average pharyngeal swallowing transit time as a result of measurements with chronometer and software. CONCLUSION: This software is a useful tool for the analysis of
parameters such as swallowing time and speed, allowing a better understanding of the swallowing dynamics,
both in the clinical approach of patients with oropharyngeal dysphagia and for scientific research purposes.
Keywords: Swallowing videofluoroscopy; Software; Quantitative analysis.
Spadotto AA, Gatto AR, Cola PC, Montagnoli AN, Schelp AO, Silva RG, Yamashita S, Pereira JC, Henry MACA. Software para análise
quantitativa da deglutição. Radiol Bras. 2008;41(1):25–28.
* Trabalho realizado no Departamento de Neurologia e Psiquiatria da Faculdade de Medicina de Botucatu da Universidade
Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (Unesp), Botucatu, SP,
Brasil.
1. Mestre, Doutorando em Engenharia Elétrica na Universidade de São Paulo (USP), São Carlos, SP, Brasil.
2. Fonoaudióloga, Aperfeiçoamento em Fonoaudiologia aplicada à Neurologia na Universidade Estadual Paulista Júlio de
Mesquita Filho (Unesp), Botucatu, SP, Brasil.
3. Mestre, Fonoaudióloga da Universidade Estadual Paulista
Júlio de Mesquita Filho (Unesp), Botucatu, SP, Brasil.
4. Doutor, Docente da Universidade Estadual Paulista Júlio de
Mesquita Filho (Unesp), Rio Claro, SP, Brasil.
5. Doutor, Docente do Departamento de Neurologia e Psiquiatria da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho
(Unesp), Botucatu, SP, Brasil.
6. Doutora, Docente do Departamento de Fonoaudiologia da
Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (Unesp),
Marília, SP, Brasil.
7. Mestre, Professor da Disciplina de Radiodiagnóstico da
Faculdade de Medicina de Botucatu da Universidade Estadual
Paulista Júlio de Mesquita Filho (Unesp), Botucatu, SP, Brasil.
8. Professor Titular, Docente do Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade de São Paulo (USP), São Carlos, SP,
Brasil.
9. Doutora, Docente do Departamento de Cirurgia da Faculdade de Medicina de Botucatu da Universidade Estadual Paulista
Júlio de Mesquita Filho (Unesp), Botucatu, SP, Brasil.
Endereço para correspondência: André Augusto Spadotto.
Faculdade de Medicina de Botucatu, Departamento de Neurologia e Psiquiatria. Distrito de Rubião Júnior, s/nº. Botucatu, SP,
Brasil, 18618-970. Caixa Postal 540. E-mail: spadotto@fmb.
unesp.br
Recebido para publicação em 9/5/2007. Aceito, após revisão,
em 19/7/2007.
INTRODUÇÃO
A dinâmica da deglutição envolve a
coordenação e interação de diversos músculos e nervos que participam das quatro
fases, que são: preparatória oral, oral, faríngea e esofágica(1). Estas fases inter-relacionam-se e compõem um complexo processo dinâmico, com refinado controle
neuromotor. O sincronismo entre as fases
permite que o alimento seja transportado da
boca até o estômago sem que haja penetração e/ou aspiração traqueal.
Qualquer alteração na dinâmica da deglutição é nomeada disfagia orofaríngea.
Esta pode ter causas neurológicas, mecânicas, psicogênicas, iatrogênicas e idiopáticas. Buchholz(2) definiu a disfagia orofaríngea neurogênica como sendo o resultado de
distúrbio motor e sensorial comprometendo
as fases oral e faríngea da deglutição.
A avaliação clínica da deglutição depende do conhecimento do avaliador das
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estruturas anatômicas e dos processos neurofisiológicos envolvidos na deglutição,
importantes para compreender a inter-relação entre as fases e auxiliar o raciocínio clínico e terapêutico(3). A avaliação deve constar de informações de anamnese e procedimentos específicos que permitam verificar
o funcionamento das fases da deglutição.
No entanto, algumas vezes são necessários
exames objetivos para auxiliar na definição
de condutas terapêuticas.
O estudo fluoroscópico permite a visualização das estruturas anatômicas de forma
dinâmica, mas não possibilita registro, o
que limita as análises complementares. A
necessidade de registrar o exame fluoroscópico levou ao desenvolvimento da videofluoroscopia, que é o método pelo qual
as imagens da fluoroscopia em tela são comumente documentadas em fita de vídeo
ou outros meios de registro. O processo reduziu a exposição à radiação, tanto para o
paciente como para o radiologista(4).
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A videofluoroscopia da deglutição é
considerada, atualmente, o melhor exame
para avaliar objetivamente a dinâmica da
deglutição com visualização de todas as
fases (preparatória oral, oral, faríngea e
esofágica). Todavia, este exame permite
somente uma avaliação qualitativa da dinâmica da deglutição.
O exame videofluoroscópico fornece
uma imagem bidimensional, determinada
pela interação dos raios-X com as diversas
densidades das diferentes estruturas da região, e permite, ainda, o seu registro em fita
VHS. A identificação das estruturas e o
entendimento da sua real função dependem
do adequado conhecimento anatômico e da
capacidade de se identificar o reposicionamento dinâmico das estruturas pelo deslocamento de suas densidades.
Existem equipamentos radiológicos digitais que fornecem a digitalização direta
dos exames de videofluoroscopias, com
melhor qualidade. Entretanto, a não-disponibilização de tais equipamentos não impede uma avaliação objetiva do mecanismo
da deglutição. Pensando em tornar essa
análise mais fidedigna, têm sido propostos,
na literatura, programas que digitalizam as
imagens, barateando o alto custo.
O objetivo do presente estudo é apresentar um software para obtenção de parâmetros quantitativos, possibilitando, dessa
forma, uma análise mais objetiva dos eventos da deglutição, como mensurar a velocidade dos eventos envolvidos e a área residual em recessos faríngeos, por meio das
imagens do exame de videofluoroscopia da
deglutição.
MATERIAIS E MÉTODOS
Pacientes
Participaram desta pesquisa dez indivíduos pós-acidente vascular encefálico
(AVE) com acometimento cortical, sendo
seis do gênero masculino e quatro do feminino, destros, com faixa etária variando
entre 44 e 82 anos (média de 57,6 anos).
Foram excluídos da pesquisa os indivíduos pós-AVE hemorrágico com rebaixamento do nível de consciência, e os que
apresentavam quadro clínico geral instável,
confirmado pela avaliação médica.
O protocolo de estudo foi aprovado pelo
Comitê de Ética em Pesquisa Médica do
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Hospital das Clínicas da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho
(Unesp). Todos os pacientes incluídos no
protocolo de estudo tiveram ciência e deram consentimento livre e esclarecido.
Método
O método aplicado compôs-se do exame
clínico-neurológico, incluindo anamnese e
antecedentes pessoais, e também de exames de neuroimagem (tomografia computadorizada e/ou ressonância magnética). Os
exames solicitados como parte da rotina de
atendimento foram interpretados por profissionais médicos, neurorradiologista e
neurologista, e também por fonoaudiólogo.
Posteriormente, realizou-se a videofluoroscopia, verificando-se, assim, a dinâmica da
deglutição.
A videofuoroscopia foi realizada por
fonoaudiólogo em conjunto com radiologista. A avaliação radiológica da deglutição
envolve um estudo fluoroscópico, com deglutição de alimentos modificados com
sulfato de bário (contraste).
O equipamento utilizado é composto de
um seriógrafo telecomandado, da marca
Prestilix, modelo 1600X, 1.000 mA, 130
kV, da General Electric. O colimador acoplado permitia abertura máxima de 35 cm
× 43 cm, com possibilidade de fechamento total. A mesa de exame radiológico apresentava inclinação de 90 a 180 graus, permanecendo sempre em 90 graus para este
exame. As imagens são transmitidas a um
monitor de vídeo, da marca Sony, modelo
PVM-95E, e simultaneamente a um aparelho de videocassete, marca Panasonic
SVHS, modelo AG 7400, onde os exames
são gravados em fita de vídeo. Foi acoplado a este vídeo um microfone da marca Leson, modelo Sm-58, para gravação também
do áudio, melhorando o registro do método
utilizado em cada deglutição e, conseqüentemente, facilitando a análise posterior das
imagens.
Durante a realização do exame videofluoroscópico os indivíduos permaneciam
sentados e as imagens foram feitas na posição lateral, com limites superior e inferior
que abrangiam desde a cavidade oral até o
esôfago. Cada indivíduo foi observado
durante a deglutição de alimento na consistência pastosa e volume de 5 ml oferecidos
em uma colher.
Os exames foram digitalizados com
taxa de aquisição de 29,97 quadros por
segundo, podendo assim avaliar a posição
do bolo a cada 33 ms. Em seguida, esses
exames foram editados no computador. As
análises do tempo do trânsito do bolo alimentar foram feitas, em um primeiro momento, com um cronômetro manual. Em
um segundo momento, foi utilizado um
software desenvolvido por pós-graduandos
do Departamento de Neurologia e Psiquiatria da Unesp-Botucatu e do Departamento
de Engenharia Elétrica da Universidade de
São Paulo, São Carlos, SP. Este software
proporciona o registro do tempo em milissegundos, mediante análise dos quadros do
vídeo, e a seriação da deglutição.
Foi realizada análise comparativa entre
o uso de um cronômetro e do software. As
análises dos exames, com uso do cronômetro, foram feitas marcando o início e o término do trajeto do bolo pela fase faríngea,
obtendo-se assim o tempo de duração de
cada fase. Já com o uso do software essas
análises foram feitas pela contagem dos
quadros e também marcando o início e o
término da fase faríngea. O início da fase
faríngea da deglutição foi marcado no
momento que o bolo alimentar atingiu a
região posterior da espinha nasal, localizada no final do palato duro e início do palato mole; o término da fase faríngea foi
marcado quando o bolo atravessava o esfíncter esofágico superior(5).
O programa em si é de uso bastante simples, seu grau de confiança depende exclusivamente do avaliador, que no nosso caso
são fonoaudiólogas capacitadas para a avaliação da dinâmica da deglutição por meio
do exame de videofluoroscopia. No rodapé
da tela principal é exibida uma barra de
status, na qual são fornecidas diversas informações sobre o exame como um todo e
sobre seu estado atual.
A principal ferramenta que o programa
oferece é a de mensurar o tempo, tendo sido
já amplamente testada. Existe, ainda, uma
segunda ferramenta pela qual se pode avaliar a área de resíduo, mas esta ainda deve
ser aprimorada e validada.
Para a verificação dos tempos decorridos entre as ações, quando o avaliador
deseja obter um dado quantitativo, o programa utiliza funções desenvolvidas com
base nos quadros que compõem o exame
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(arquivo no formato de um filme), para execução dos cálculos de tempo. O observador
pode escolher o ponto inicial do tempo que
se quer medir, por meio da barra de progressão, e fazendo um ajuste mais preciso
usando o avanço manual, cujo passo pode
ser controlado, alterando o número de quadros que se deseja avançar a cada passo.
Feita a escolha da posição inicial, que
identifica o momento em que a ação que se
deseja medir se inicia, o observador aciona
o comando que registra o início. Com essa
ação, o programa fornece mais duas opções: uma, de registrar o fim do evento, e
outra, que é a de limpar, caso se queira zerar
os tempos salvos.
A ação de registrar o fim deve ser realizada apenas quando o observador já estiver posicionado no frame exato do fim da
ação na qual ele marcou o início. Feito isso,
o programa exibirá o resultado do tempo
decorrido de três formas: a primeira retorna
o número de quadros da ação, a segunda
exibe o tempo em segundos, e a terceira
mostra o tempo de uma forma mais precisa,
que é em milissegundos.
O programa ainda oferece uma opção de
zoom, para poder aumentar a área de visualização do quadro atual. Esses detalhes de
ações são exibidos na Figura 1.
Figura 1. Visualização de algumas ferramentas disponíveis no programa.
RESULTADOS
Foram encontrados valores diferentes
quando comparadas as médias do tempo do
trânsito faríngeo em relação ao uso do cronômetro e uso do software. Os indivíduos
deste grupo apresentaram média de 4,6 s
com o uso do cronômetro e de 2,5 s quando
utilizaram o software (Figura 2). Esta diferença pode ser entendida como a latência
para o reconhecimento visual e o acionamento manual do cronômetro. É evidente
que o grau de atenção do examinador também interfere na precisão das medidas.
Observou-se que o uso do programa
permite uma medição mais precisa, pois
possibilita detalhar e identificar exatamente
o início e o término da fase faríngea. Os
valores discrepantes provam que, para se
avaliar o tempo de trânsito faríngeo por
meio das imagens de videofluoroscopia,
deve-se ter em mãos instrumentos mais
precisos; no caso, o software possibilitou
tal medição.
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Figura 2. Relação dos tempos de fase faríngea da deglutição com o uso do cronômetro manual e com
o uso do software.
DISCUSSÃO
A idéia inicial para o desenvolvimento
dessa ferramenta surgiu da necessidade de
quantificar e mensurar o processo de deglutição, não como um todo, mas em suas
partes, podendo avaliar e medir o tempo de
acontecimento de cada fase da deglutição.
O programa permite uma análise dinâmica
(execução em tempo real) e uma análise
estática da deglutição (quadro a quadro).
Os valores discrepantes encontrados
entre o cronômetro e o software evidenciaram que a avaliação do tempo de trânsito a
partir apenas das imagens de videofluoroscopia não é fidedigna. Instrumentos mais
precisos, com utilização de programas específicos, possibilitam medição mais precisa, rápida e reprodutível, essenciais tanto
na utilização clínica assistencial como para
novos estudos acadêmicos e revisões da literatura.
A precisão torna-se importante quando
o objetivo é verificar a eficiência de procedimentos terapêuticos dentro do processo
de reabilitação do indivíduo disfágico. O
acompanhamento da reabilitação é mais
eficiente com a utilização do software.
Quando se analisa a deglutição, as diferenças de tempo em cada fase são de pequenas dimensões, impróprias para análise
visual e mecânica.
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Sendo as imagens obtidas pelo videocassete de qualidade inferior e também não
se tendo equipamento digital, fez-se necessário tal programa para que a análise quantitativa das fases da deglutição fosse mais
fidedigna.
Não foram encontrados, na literatura,
estudos com videofluoroscopia que compararam formas de análises quantitativas da
dinâmica da deglutição.
Estudos como o de Kendall et al.(5) utilizam programa computadorizado para a
medição do tempo do trajeto do bolo nas
diferentes fases da deglutição em indivíduos saudáveis. No nosso estudo, os indivíduos pós-AVE apresentaram média de
tempo do trânsito faríngeo maior quando
comparados com indivíduos normais deste
estudo, em que a média do tempo de trânsito faríngeo com alimento na consistência
pastosa é de 0,91 s. Esta diferença se deve
à presença de disfagia orofaríngea dos sujeitos desta pesquisa.
Observamos que para as análises de
tempo junto ao exame de videofluoroscopia da deglutição faz-se necessário o uso de
um software que permita identificar exatamente as estruturas anatômicas envolvidas
com o início e o término de cada fase. O
estudo de Kendall et al.(5) determina o início do trânsito faríngeo no momento que o
bolo alimentar atinge a região posterior da
espinha nasal localizada no final do palato
duro e início do palato mole. Não são possíveis determinar, de forma exata, as diferentes fases com o emprego de cronômetro manual.
Martin-Harris et al.(6), utilizando videofluoroscopia digitalizada, analisaram os
movimentos das estruturas anatômicas du-
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rante o processo de deglutição, como o movimento do osso hióide, comparando o
tempo de cada movimento com relação ao
sexo e à raça. Essa medição sem o uso de
programa limita a análise, pois são movimentos precisos e rápidos, de difícil individualização.
Outros autores, como Santoro et al.(7),
realizaram avaliação quantitativa da deglutição em população geriátrica saudável utilizando endoscopia da deglutição com o
programa de edição de imagens Adobe Premiere 6.0. Nesse artigo são determinados
os momentos de início para o registro da
fase oral e fase faríngea, com tempo médio
da fase faríngea de 867,8 ± 157,8 ms (mínimo de 567 ms e máximo de 1.133 ms).
Porém, como os dados estão relacionados
à endoscopia da deglutição, não é possível
a comparação com o nosso método de avaliação. O programa citado acima possui
ferramentas para avaliação do tempo decorrido, mas também muitas outras características do vídeo em análise que não são importantes em nossa avaliação, fornecendo,
desse modo, uma interface muito complexa, ao passo que o interesse maior é fixar a
atenção no vídeo em execução para a determinação dos pontos importantes. Por
essa e outras razões elaboramos o programa
de avaliação do tempo com essa interface
mais limpa e clara.
A inexistência de outros programas similares não permite uma análise comparativa. O único método análogo disponível
comercialmente utiliza parâmetros morfológicos e funcionais semelhantes ao nosso,
mas aplica software e registros distintos dos
desenvolvidos na análise apresentada no
presente estudo.
CONCLUSÃO
Este software oferece um instrumento
de análise ampliada dos parâmetros de tempo e velocidade da deglutição, propiciando
melhor compreensão da dinâmica da deglutição, com reflexos tanto na abordagem
clínica dos pacientes com disfagia orofaríngea como para fins de pesquisa científica.
O programa disponibiliza recursos para
a interpretação individualizada de fases da
deglutição que não são possíveis nas análises convencionais, subjetivas e sujeitas a
variações interpessoais. São necessários
novos estudos que minimizem ou eliminem
a subjetividade na determinação dos pontos de transição das diferentes fases da
deglutição.
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Santini CS. Disfagias orofaríngeas. São Paulo:
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7. Santoro PP, Tsuji DH, Lorenzi MC, et al. A utilização da videoendoscopia da deglutição para a
avaliação quantitativa da duração das fases oral
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Arq Int Otorrinolaringol. 2003;7:3.
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